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信號(hào)的調(diào)幅(Fu)與解調(diào)演示文稿第一頁(yè),共七十三頁(yè)。信號(hào)的調(diào)幅(Fu)與解調(diào)第二頁(yè),共七十三頁(yè)。3.1調(diào)(Diao)制概述
3.2調(diào)幅信號(hào)分析
3.3調(diào)幅電路
3.4
收音機(jī)中的檢波電路第三頁(yè),共七十三頁(yè)。高頻放大混頻本機(jī)振蕩中頻放大檢波低頻放大收音機(jī)中必不可少的(De)電路調(diào)幅信號(hào)第四頁(yè),共七十三頁(yè)。3.1調(diào)制概(Gai)述
所要傳輸?shù)脑茧娦盘?hào),如聲音信號(hào)、圖像信號(hào)等,稱為調(diào)制信號(hào),用表示高頻振蕩信號(hào)是用來(lái)攜帶低頻信號(hào)的高頻振蕩信號(hào),稱為載波,用uc(t)表示,載波通常采用高頻正弦波。受調(diào)后的信號(hào)稱為已調(diào)波,用u(t)表示。
一、什么是調(diào)制調(diào)制:將要傳輸?shù)牡皖l信號(hào)裝載的高頻信號(hào)上。解調(diào):將低頻信號(hào)從高頻信號(hào)上還原出來(lái)。調(diào)制信號(hào)載波已調(diào)波幾個(gè)概念第五頁(yè),共七十三頁(yè)。(1)為了提高信號(hào)的頻率,以便更有效地將信號(hào)從天線輻射出去。由天線理論可知,只有當(dāng)輻射天線的尺寸與輻射的信號(hào)波長(zhǎng)相比(Bi)擬時(shí),才能進(jìn)行有效的輻射。而我們需要傳送的原始信號(hào),如聲音等,通常頻率較低(波長(zhǎng)較長(zhǎng)),所以需要通過(guò)調(diào)制,提高其頻率,以便于天線輻射。二、為什么要進(jìn)行調(diào)制第六頁(yè),共七十三頁(yè)。(2)為了實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用。如果多個(gè)同頻率范圍的信號(hào)同時(shí)在一個(gè)信道中傳輸必然會(huì)相互干擾,若將它們分別(Bie)調(diào)制在不同的載波頻率上,且使它們不發(fā)生頻譜重迭,就可以在一個(gè)信道中同時(shí)傳輸多個(gè)信號(hào)了,這種方式,稱為信號(hào)的頻分復(fù)用。
第七頁(yè),共七十三頁(yè)。調(diào)制就是用調(diào)制信號(hào)控制載波的某個(gè)參數(shù),并使其與調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律成線性關(guān)系。
三、怎樣進(jìn)行調(diào)制對(duì)模擬信號(hào)具(Ju)有三種調(diào)制方式:調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相。調(diào)幅頻率隨調(diào)制信號(hào)改變調(diào)頻調(diào)相振幅隨調(diào)制信號(hào)改變相位隨調(diào)制信號(hào)改變第八頁(yè),共七十三頁(yè)。一.調(diào)幅(Fu)信號(hào)的波形3.2調(diào)幅信號(hào)分析
第九頁(yè),共七十三頁(yè)。第十頁(yè),共七十三頁(yè)。設(shè)載波uC(t)的表達(dá)式和調(diào)制信號(hào)u(t)的表達(dá)式分別(Bie)為:
調(diào)幅過(guò)程只是改變載波的振幅,使載波振幅與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系,二.調(diào)幅信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式調(diào)幅波表達(dá)式為調(diào)幅幅度變化量調(diào)幅系數(shù)第十一頁(yè),共七十三頁(yè)。Umax表示調(diào)幅波包絡(luò)的最大值,Umin表示調(diào)幅波包絡(luò)的最小值。Ma表明載波振幅受調(diào)制控制的程度,一般要求0≤Ma≤1,以(Yi)便調(diào)幅波的包絡(luò)能正確地表現(xiàn)出調(diào)制信號(hào)的變化。Ma>1的情況稱為過(guò)調(diào)制,第十二頁(yè),共七十三頁(yè)。不(Bu)同Ma時(shí)的已調(diào)波波形第十三頁(yè),共七十三頁(yè)。1.已(Yi)知:Umax=10,Umin=6,求Ma。2.已知:Umax=12,Ucm=10,求Ma。3.已知:Ucm=10,Umin=6,求Ma。若fc=200kHz。F=5kHz,寫出表達(dá)式。4.已知:求:Ma,Ucm,
fc,F(xiàn)。問(wèn)題與思考第十四頁(yè),共七十三頁(yè)。三.調(diào)(Diao)幅信號(hào)的頻譜下邊頻上邊頻載頻下邊頻上邊頻載頻第十五頁(yè),共七十三頁(yè)。已(Yi)知:畫出它們的頻譜圖。
例題一第十六頁(yè),共七十三頁(yè)。已知頻譜圖(Tu),寫出表達(dá)式。
例題二u0f(kHz)1001059510v4v4v第十七頁(yè),共七十三頁(yè)。調(diào)制(Zhi)過(guò)程為頻譜的線性搬移過(guò)程,即將調(diào)制(Zhi)信號(hào)的頻譜不失真地搬移到載頻的兩旁。因此,調(diào)幅稱為線性調(diào)制(Zhi)。調(diào)幅電路則屬于頻譜的線性搬移電路。
調(diào)幅波的頻帶寬度為:
BW=2Fn
復(fù)雜調(diào)制信號(hào)調(diào)幅的頻譜
上邊帶下邊帶第十八頁(yè),共七十三頁(yè)。復(fù)雜調(diào)制信號(hào)調(diào)幅的頻(Pin)譜
1.調(diào)幅的實(shí)質(zhì)是頻譜的線性搬移2.調(diào)幅必須采用非線性電路實(shí)現(xiàn)第十九頁(yè),共七十三頁(yè)。
例題(Ti)三u0f(kHz)5005104908v4v4v5304703v3v已知頻譜圖,寫出表達(dá)式。第二十頁(yè),共七十三頁(yè)。1.載波的功(Gong)率四、調(diào)幅波的功率分配2.上、下邊頻功率3.總平均功率4.最大瞬時(shí)功率第二十一頁(yè),共七十三頁(yè)。設(shè)載波功率PC=150W,問(wèn)調(diào)幅系數(shù)為1及0.3時(shí),總邊頻功率,總平均功率及已調(diào)波最大瞬時(shí)功率各為多(Duo)少?由本例可以得出如下結(jié)論:(1)調(diào)幅信號(hào)的邊頻功率與調(diào)幅系數(shù)有關(guān),調(diào)幅系數(shù)越大,邊頻功率越大。(2)在實(shí)際的通信系統(tǒng)中,由于信號(hào)的幅度是變化的,平均的調(diào)幅系數(shù)較小,因此,在已調(diào)波的總功率中,載波功率占了絕大部分,邊頻功率只占極小部分。(3)由于有用信息(調(diào)制信號(hào))只包含在邊頻(邊帶)中,載頻并不包含有用信息,故一般調(diào)幅在功率利用方面存在極大浪費(fèi)。
例題四第二十二頁(yè),共七十三頁(yè)。已知:調(diào)幅波(Bo)表達(dá)式為uAM(t)=10(1+0.6cos2π×3×102t+0.3cos2π×3×103t)cos2π×106t(v)求:1、調(diào)幅波中包含的頻率分量與各分量的振幅值。2、畫出該調(diào)幅波的頻譜圖并求出其頻帶寬度BW。
例題五第二十三頁(yè),共七十三頁(yè)。五.雙邊帶信(Xin)號(hào)由于載波不包含有用信息,但又占據(jù)很大的功率分配,因此,為了提高功率的有效利用率,在傳輸時(shí),可以僅傳輸上、下邊帶,而將載波抑制掉,這種方法稱為抑制載波的雙邊帶調(diào)制。雙邊帶信號(hào)的頻譜中無(wú)載頻成份,只有上、下邊頻(邊帶)
第二十四頁(yè),共七十三頁(yè)。1.雙邊帶信(Xin)號(hào)的包絡(luò)不反映調(diào)制信(Xin)號(hào)變化規(guī)律2.在調(diào)制信號(hào)過(guò)零點(diǎn)處,發(fā)生相位突變(反相)第二十五頁(yè),共七十三頁(yè)。為什么說(shuō)普(Pu)通調(diào)幅波的功率利用率低?要提高功率利用率,可以采用什么方法?2.雙邊帶調(diào)幅相比普通調(diào)幅的優(yōu)勢(shì)是什么?3.雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)是否與調(diào)制信號(hào)的波形相同?4.雙邊帶調(diào)幅與普通調(diào)幅的共同點(diǎn)是什么?問(wèn)題與思考第二十六頁(yè),共七十三頁(yè)。一、調(diào)幅電(Dian)路的實(shí)現(xiàn)模型3.3調(diào)幅電路
調(diào)幅過(guò)程是頻譜的線性搬移過(guò)程,在這個(gè)過(guò)程中,有新的頻率分量出現(xiàn),這個(gè)過(guò)程也稱為頻率變換,顯然,頻率變換不可能由線性電路實(shí)現(xiàn),而必須由非線性電路才能完成。有新的頻率產(chǎn)生頻率變換作用線性電路非線性電路沒(méi)有新的頻率產(chǎn)生有新的頻率產(chǎn)生第二十七頁(yè),共七十三頁(yè)。1.非線性元件的頻率變換作用一個(gè)信號(hào)通過(guò)線性元件和非線性元件產(chǎn)生頻率:ω,2ω,3ω等(Deng)諧波第二十八頁(yè),共七十三頁(yè)。兩個(gè)信號(hào)通過(guò)線性元件和非線性元件產(chǎn)(Chan)生組合頻率:ω=|±pω1±qω2|(p、q=0,2,3……)第二十九頁(yè),共七十三頁(yè)。1.一個(gè)正弦信號(hào)通過(guò)非線性元件產(chǎn)生基(Ji)波和多次諧波。2.兩個(gè)信號(hào)通過(guò)非線性元件產(chǎn)生組合頻率。產(chǎn)生頻率:ω,2ω,3ω等諧波產(chǎn)生組合頻率:ω=|±pω1±qω2|(p、q=0,2,3……)結(jié)論第三十頁(yè),共七十三頁(yè)。2.調(diào)幅電(Dian)路模型調(diào)幅關(guān)鍵在于獲得調(diào)制信號(hào)與載波的相乘項(xiàng),而相乘項(xiàng)的獲得,必須采用非線性電路才能實(shí)現(xiàn)。普通調(diào)幅電路可以采用二極管、三極管等非線性元件實(shí)現(xiàn),也可以采用集成模擬相乘器實(shí)現(xiàn)。
Ff=|±pfc
±qF|fc
±F,fc
fc
第三十一頁(yè),共七十三頁(yè)。3.集成(Cheng)模擬相乘器模擬相乘器是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)模擬信號(hào)瞬時(shí)值相乘功能的電路,它通常具有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端,是一個(gè)三端網(wǎng)絡(luò)。集成模擬相乘器是實(shí)現(xiàn)頻率變換的重要部件。差分電路是模擬相乘器的基本電路單元,通用型的集成模擬相乘器的實(shí)用電路一般采用雙差分電路,外加一個(gè)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)以擴(kuò)大輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍,例如BG314。uo
=Kuxuy第三十二頁(yè),共七十三頁(yè)。差分電路是模擬(Ni)相乘器的基本電路單元第三十三頁(yè),共七十三頁(yè)。實(shí)用模擬集成相乘(Cheng)器舉例:BG314內(nèi)部電路雙差分放大器擴(kuò)展電路:擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍第三十四頁(yè),共七十三頁(yè)。問(wèn)題(Ti)與思考有哪幾種調(diào)幅方式?調(diào)幅的實(shí)現(xiàn)模型是怎樣的?調(diào)幅的實(shí)質(zhì)是什么?4.為什么調(diào)幅必須采用非線性電路才能實(shí)現(xiàn)?第三十五頁(yè),共七十三頁(yè)。二、調(diào)幅電(Dian)路的類型普通調(diào)幅電路雙邊帶調(diào)幅電路單邊帶調(diào)幅電路二極管調(diào)幅電路集成模擬相乘調(diào)幅電路高電平調(diào)幅電路平衡調(diào)幅電路環(huán)形調(diào)幅電路集成模擬相乘調(diào)幅電路濾波法移相法單邊帶調(diào)幅單邊帶信號(hào)。普通調(diào)幅調(diào)幅信號(hào)抑制載波的雙邊帶調(diào)幅雙邊帶信號(hào)第三十六頁(yè),共七十三頁(yè)。三(San).低電平調(diào)幅電路由于二極管的非線性頻率變換作用,在二極管的電流中包含各種組合頻率分量,其中有ωC和ωC的分量。只要調(diào)諧回路諧振于ωC,且?guī)挒?Ω,其輸出即為普通調(diào)幅波。
非線性元件帶通濾波器第三十七頁(yè),共七十三頁(yè)。頻譜分析:u=u
+uC+E第三十八頁(yè),共七十三頁(yè)。四、集成模擬(Ni)相乘普通調(diào)幅電路調(diào)節(jié)調(diào)幅系數(shù)第三十九頁(yè),共七十三頁(yè)。五.雙(Shuang)邊帶調(diào)幅電路1.二極管平衡調(diào)幅電路
二極管平衡調(diào)幅電路工作波形電路中要求各二極管特性完全一致,電路完全對(duì)稱
第四十頁(yè),共七十三頁(yè)。頻譜(Pu)分析:第四十一頁(yè),共七十三頁(yè)。2.二極(Ji)管環(huán)形調(diào)幅電路
第四十二頁(yè),共七十三頁(yè)。六(Liu).單邊帶調(diào)幅電路由于雙帶邊信號(hào)中的兩個(gè)邊帶所包含信息是相同的,因此,在傳輸時(shí),也可以只傳送一個(gè)邊帶而將另一個(gè)邊帶濾掉,這就是單邊帶調(diào)幅。這樣做的好處在于,頻帶可以節(jié)省一半,這對(duì)于日益擁擠的短波波段來(lái)說(shuō),有著極其重大的意義,因?yàn)檫@樣就能在同一波段內(nèi),使所容納的頻道數(shù)目增加一倍,大大提高了短波波段的利用率。
獲得單邊帶信號(hào)的方法主要為濾波法和移相法。
第四十三頁(yè),共七十三頁(yè)。下(Xia)邊帶上邊帶帶通濾波器的帶寬要大于或等于調(diào)制信號(hào)的帶寬。濾波法:
難點(diǎn):邊帶能否濾干凈第四十四頁(yè),共七十三頁(yè)。移相(Xiang)法:難點(diǎn):精確地移相90°第四十五頁(yè),共七十三頁(yè)。
(a)節(jié)省發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率。
(b)單(Dan)邊帶已調(diào)信號(hào)的頻譜寬度被壓縮一半,帶寬利用率高。
(c)雙邊帶調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)已不再反映調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律.單邊帶信號(hào)的主要特點(diǎn):第四十六頁(yè),共七十三頁(yè)。問(wèn)(Wen)題與思考1.普通調(diào)幅電路一般有哪幾種?2.雙邊帶調(diào)幅電路一般有哪幾種?3.單邊帶調(diào)幅一般有哪幾種方式?第四十七頁(yè),共七十三頁(yè)。畫(Hua)出下圖中u1和u2的波形和頻譜圖。
例題六第四十八頁(yè),共七十三頁(yè)。3.4收音機(jī)(Ji)中的檢波電路一、
收音機(jī)中的檢波過(guò)程1、什么是檢波器從高頻調(diào)幅波中解調(diào)出原調(diào)制信號(hào)檢波器是收音機(jī)中一個(gè)必不可少的單元電路。第四十九頁(yè),共七十三頁(yè)。2.實(shí)現(xiàn)檢波(Bo)的電路模型
(1).包絡(luò)檢波(2).同步檢波第五十頁(yè),共七十三頁(yè)。二、大信號(hào)(Hao)包絡(luò)檢波器1.大信號(hào)檢波器的電路大信號(hào),是指輸入高頻電壓的振幅在0.5V以上,這時(shí)可忽略二極管的導(dǎo)通電壓,即認(rèn)為二極管工作在開關(guān)狀態(tài)。二極管兩端的電壓為正時(shí),二極管導(dǎo)通;為負(fù)時(shí),二極管截止。檢波二極管低通濾波器檢波負(fù)載電阻第五十一頁(yè),共七十三頁(yè)。2.大信號(hào)(Hao)檢波器的原理正半周時(shí),充電,內(nèi)阻rd小,充電時(shí)間常數(shù)rdC很小,充電很快。負(fù)半周時(shí),放電,負(fù)載電RL大,放電時(shí)間常數(shù)RLC很大放電很慢。去向低功放去向AGC電路放電充電第五十二頁(yè),共七十三頁(yè)。3.大信號(hào)檢(Jian)波器的檢(Jian)波效率增大負(fù)載電阻RL阻值;增加濾波電容C的容量;選用正向電阻小、結(jié)電容小、反向電阻大的檢波二極管都可以提高檢波效率。第五十三頁(yè),共七十三頁(yè)。4.大(Da)信號(hào)檢波器的失真(1)對(duì)角線失真(惰性失真)第五十四頁(yè),共七十三頁(yè)。形成原(Yuan)因
RLC過(guò)大使二極管在截止期間C
的放電速度太慢,以致跟不上調(diào)幅波包絡(luò)的下降速度。消除失真的條件(1)RLC越大越容易產(chǎn)生失真;(2)
Ma越大越容易產(chǎn)生失真;(3)
Ω越大越容易產(chǎn)生失真;第五十五頁(yè),共七十三頁(yè)。例題(Ti)七問(wèn)是否有惰性失真?若有失真,應(yīng)如何修改元件參數(shù)?設(shè):第五十六頁(yè),共七十三頁(yè)。產(chǎn)生失真(Zhen)的條件:CC的接入。4.大信號(hào)檢波器的失真(2)底部切割失真產(chǎn)生失真的原因:URL過(guò)大。URL第五十七頁(yè),共七十三頁(yè)。相當(dāng)于給VD加了一額外的反偏電壓,當(dāng)URL很大,使輸(Shu)入調(diào)幅波包絡(luò)的大小在某個(gè)時(shí)段小于URL,導(dǎo)致VD在這段時(shí)間截止,產(chǎn)生非線性失真。其底部被切去,形成“底部切割失真”。第五十八頁(yè),共七十三頁(yè)。消除失真的條(Tiao)件:第五十九頁(yè),共七十三頁(yè)。例題(Ti)八問(wèn)是否有底部切割失真?若有失真,應(yīng)如何修改元件參數(shù)?設(shè):第六十頁(yè),共七十三頁(yè)。負(fù)峰切割失真本質(zhì)上是由于檢波器交、直流負(fù)載不等而引起,為此可采用(Yong)如圖的措施來(lái)減小交直流負(fù)載的差別。4、克服底部切割失真的方法:分壓式電路電路特點(diǎn):(1)消除失真的同時(shí),降低了輸出電壓。(2)一般:第六十一頁(yè),共七十三頁(yè)。例(Li)題九若:,,問(wèn)是否有底部切割失真?設(shè):第六十二頁(yè),共七十三頁(yè)。R1與W組成分壓電路,以減弱底部切割失真;W是一音量電位器,控制輸出電壓的大小(Xiao)。R2、C4組成的AGC電路。
由R2調(diào)整檢波靜態(tài)電流,約20~50μA。
收音機(jī)的檢波電路
第六十三頁(yè),共七十三頁(yè)。三、小信號(hào)(Hao)檢波器①輸入信號(hào)幅度較?。ㄐ∮?.2V)。②利用二極管伏安特性曲線的彎曲部分實(shí)現(xiàn)檢波,在整個(gè)信號(hào)周期內(nèi)二極管都是導(dǎo)通的。2.電路形式1.電路特點(diǎn)第六十四頁(yè),共七十三頁(yè)。3.工作(Zu
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